[发明专利]一种页岩有机质孔隙类型的微观识别方法

说明书

本发明公开了一种页岩有机质孔隙类型的微观识别方法，该方法包括样品抛光处理、扫描电镜成像、原子力显微镜成像、图像处理及有机质孔隙识别等过程。本发明利用扫描电镜对氩离子抛光后的页岩样品进行观察描述，通过有机质形态和伴生矿物判断有机质类型。再利用原子力显微镜进行原位观察，以有机质表面结构差异为依据，区分有机质中不同的干酪根类型。在区分有机质类型的基础上，对不同的页岩有机质孔隙类型进行识别，并且以图像处理技术得到的孔隙定量参数；最终形成了一种基于页岩氩离子抛光‑扫描电镜‑原子力显微镜成像的页岩有机质孔隙类型的微观识别方法。

技术领域

本发明涉及石油地质领域，特别涉及一种页岩有机质孔隙类型的微观识别方法。

背景技术

页岩孔隙是页岩气的主要储集空间，其微观孔隙结构特征是页岩储层的重要参数。页岩气勘探开发的实践表明，微观孔隙结构的发育情况对页岩气产量有着极大的影响，因此页岩微观孔隙结构表征技术显得尤为重要。

页岩发育有丰富的纳米级孔隙，但成因复杂且类型多样，国内外学者对此进行了大量的研究，但不同地区地质条件不同，孔隙特征也具有明显的差异性，因此对孔隙的划分依据和类型并不统一。国外学者在研究页岩微观孔隙结构时也并未提出具体的划分方案，只有国际纯粹与应用化学联合会(IUPAC)按照孔径大小将孔隙分为微孔隙(＜2nm)、中孔隙(2～50nm)和宏孔隙(＞50nm)。而国内学者则分别以孔隙发育位置和成因、矿物质与有机质的联系、孔隙形态和成因、孔隙连通性和孔隙的分形特征等为依据对页岩储集空间进行了划分，主要分为无机孔、有机孔和微裂缝三大类。其中对无机孔亚类进行了细致的划分，但并未涉及对有机孔分类。而对于页岩储集空间，有机质孔隙是其最主要的贡献者之一，对其进行准确的定义和描述是进一步研究页岩微观孔隙结构的关键。

当前该项研究主要使用的实验技术包括氩离子抛光、扫描电镜、原子力显微镜、纳米CT、液氮吸附及高压压汞等。所面临的最大问题是：如何有效的识别有机质类型，进而对有机质孔隙进行准确的划分。目前的实验技术现状表明，仅仅通过某一项实验技术，很难对有机质类型进行准确的识别，需要联合多种技术，从不同的角度对有机质类型及干酪根类型进行鉴定和区分。

发明内容

本发明的目的是提供一种以扫描电镜分析为主、其他实验技术为辅的划分、识别和判定页岩有机质孔隙类型的方法，解决如何准确对有机质孔隙识别、判定和划分的问题。

为了实现上述目的，本发明的技术方案是提供一种页岩有机质孔隙类型的微观识别方法，包括样品抛光处理、扫描电镜成像、原子力显微镜原位成像、图像处理和有机质孔隙识别步骤。

步骤(1)样品抛光处理为将页岩样品进行截面或表面抛光处理；

步骤(2)扫描电镜成像为将抛光后的页岩样品置于扫描电镜中，观察页岩有机质孔隙发育情况，获取高分辨率图像并进行描述，识别有机质类型，包括干酪根与次生沥青，其中干酪根为块状或条状有机质，原位沉积且未发生运移的有机质，内部无伴生矿物，部分干酪根保留有原始的母质形状；而次生沥青多为棱角状有机质，为运移后填充于矿物颗粒间的有机质，部分次生沥青为块状见蚁穴状结构，内部伴生有矿物；

步骤(3)原子力显微镜原位成像为获取同扫描电镜原位成像的高分辨率图像，并对孔隙发育情况进行描述，并区分不同的干酪根类型，包括无定形干酪根与结构型干酪根，两者区别在于有机质本身是否保留有母质的原始结构，其中没有保留母质结构的为无定形干酪根，保留有母质结构的为结构型干酪根；

步骤(4)图像处理为图像定量表征，对步骤(3)高分辨率图像进行图像处理，获取孔隙的相关参数；

步骤(5)有机质孔隙识别为以有机质类型为基础，定义了页岩有机质孔隙的四种类型，并给出判断和鉴定标准。